何时以及如何使用模板文字运算符？答案

【问题标题】：When and how to use a template literal operator?何时以及如何使用模板文字运算符？
【发布时间】：2017-02-09 06:57:42
【问题描述】：

在cppreference 上提到可以有模板化 用户文字操作符，但有一些限制：

如果字面量操作符是一个模板，它必须有一个空的参数列表，并且只能有一个模板参数，它必须是元素类型为char的非类型模板参数包，比如

template <char...> double operator "" _x();

所以我在下面的代码中写了一个：

template <char...> 
double operator "" _x()
{
    return .42;
}

int main()
{
    10_x; // empty template list, how to specify non-empty template parameters?
}

问题：

代码可以工作，但是如何使用带有一些非空模板参数的运算符？ 10_x<'a'>; 或 10_<'a'>x; 无法编译。
您有此类模板化运算符在实际使用中的任何示例吗？

【问题讨论】：

我以前从未见过，但看起来想法是在编译时将前缀之前的字符视为chars，而不是将其视为数字文字并传递它到一个运行时函数。
@KyleStrand 但我仍然不确定你如何使用它（即编译时没有错误）。
显然我也不是，因为我以前从未见过它！但我确实有一个我刚刚写的工作示例，所以我会发布它。
@KyleStrand Ohh 我的意思是编译成功（不是为什么要使用它）。

标签： c++ templates c++11 c++14 user-defined-literals

【解决方案1】：

10_x; // empty template list, how to specify non-empty template parameters?

这不太对。模板参数列表不为空。当你写：

template <char... Cs> 
??? operator "" _x()

Cs 由文字左侧的内容填充。也就是说，当你写：

10_x

调用：

operator ""_x<'1', '0'>();

一个简单的例子是构建一个编译时，溢出安全的二进制文字，这样：

template <uint64_t V>
constexpr uint64_t make_binary() {
    return V;
}

template <uint64_t V, char C, char... Cs>
constexpr uint64_t make_binary() {
    static_assert(C == '0' || C == '1', "invalid binary");

    return make_binary<2*V + C - '0', Cs...>();
}

template <char... Cs> 
uint64_t operator "" _b()
{
    static_assert(sizeof...(Cs) <= 64, "overflow");

    return make_binary<0, Cs...>();
}

uint64_t a = 101_b; // OK: a == 5
uint64_t b = 102_b; // error: invalid
uint64_t c = 11111111110000000000111111111100000000001111111111000000000011111111110000000000_b; // error: overflow

【讨论】：

哦，我明白了，是的，非常有道理，因为运算符本身不接受任何参数......但似乎绝对没有办法访问那些 chars。
@vsoftco 你是什么意思？它们就像任何其他模板非类型参数一样。
我的意思是他们没有名字，所以我不能直接在操作员里面把他们拉出来。但是@Kyle 的例子稍微澄清了一点。好的，现在我在 cmets 中看到了更多场景，我意识到你可以命名它们。
@vsoftco 你可以直接命名。
这些的好处是，通过正确的constexpr 函数，它可以让您在编译时诊断溢出。

【解决方案2】：

您的模板参数已经指定——它们是构成您的文字值的源代码字符！所以对于10_x，你实际上是在调用：

template<> double operator "" _x<'1', '0'>();

这是一个工作示例。它编译没有错误，并且没有任何断言被触发。

#include <cassert>

enum class MyEnum
{
  ONE,
  TWO,
  THREE
};

template<char...> MyEnum operator "" _e();

template<> MyEnum operator "" _e<'1'>()
{
  return MyEnum::ONE;
}
template<> MyEnum operator "" _e<'2'>()
{
  return MyEnum::TWO;
}
template<> MyEnum operator "" _e<'3'>()
{
  return MyEnum::THREE;
}

int main()
{
  assert(1_e == MyEnum::ONE);
  assert(2_e == MyEnum::TWO);
  assert(3_e == MyEnum::THREE);
}

【讨论】：

这是一个很好的例子！因此，访问chars 的唯一方法是通过专业化。
不，您也可以这样做，例如template<char... Cs> const char* operator "" _cs() { static const char arr[] = {Cs..., '\0'}; return arr; }
@aschepler 我花了一段时间才意识到为什么可以重新初始化static：因为每个模板参数都有不同的运算符。
@vsoftco 是的，所以这不是真正的重新初始化——它是单独的 static 值的单独初始化。我敢肯定还有其他巧妙的技巧......

【解决方案3】：

您可以以某种方式详细说明参数包（正如其他人所提到的），或者如果您愿意，可以将它们作为编译时字符串访问：

template<int N>
constexpr double f(const char(&str)[N]) { return .42; }

template <char... C> 
constexpr double operator "" _x()
{
     return f({C...});
}

您有任何此类模板化运算符在实际使用中的示例吗？

您可以使用上面提到的技术来处理编译时 string-to-num 转换器，并使用10_x 之类的东西来代替f("10") 之类的东西。

【讨论】：

你不能写warrior_x。
@Barry 够公平的。固定的。我曾经忘记文字运算符模板上的（让我说）constraints。谢谢。